钢-混凝土组合梁桥.

老朱陪您学Civil——钢-混凝土组合桥梁分析目录一、组合结构计算原理1.组合截面形成过程中的应力累加2.组合截面应力计算方法3.虚拟荷载法计算混凝土板降温效应4.基于有效弹性模量的虚拟荷载法计算收缩、徐变效应二、钢-混凝土组合桥梁分析实例1.项目简介2.单元划分及SPC导入联合截面3.边界及施工荷载4.设置施工阶段及施工阶段联合截面5.使用阶段——活载及沉降一、组合结构计算原理1.组合截面形成过程中的应力累加——架设钢箱自重效应注:1.此阶段仅架设钢箱，内力及应力仅与钢箱本身的截面特性有关。2.查看结果时选择part1即可。一、组合结构计算原理1.组合截面形成过程中的应力累加——桥面板湿重注:1.此阶段混凝土桥面板在钢箱上浇筑，混凝土湿重作为外荷载作用在钢箱上，内力及应力仅与钢箱本身的截面特性有关。2.此法施工应注意定义材料时将混凝土材料的自重修改为0，避免重复加载。一、组合结构计算原理1.组合截面形成过程中的应力累加——叠合截面形成后应力注:1.显然至此混凝土桥面板不受力，仅钢箱梁承受混凝土及钢的自重效应。2.桥面板形成后二期荷载等后续荷载将有全截面承担。一、组合结构计算原理2.组合截面应力计算——换算截面特性计算𝐼=𝐼0+𝐴0𝑑𝑐2𝐼0=𝐼𝑠+𝐼𝑐𝛼𝐸𝐴0=𝐴𝑠𝐴𝑐𝛼𝐸𝐴𝑠+𝐴𝑐𝐴=𝐴𝑠+𝐴𝑐𝛼𝐸𝑦=𝐴𝑠𝑦𝑠+𝐴𝑐𝑦𝑐𝛼𝐸𝐴𝑠+𝐴𝑐𝛼𝐸注：1.𝐼𝑠𝐴𝑐𝑦𝑠𝑦𝑐通过AUTOCAD或其余工具比较容易得到。2.𝐼0𝐴0是中间值，不是最终换算截面特性一、组合结构计算原理2.组合截面应力计算——换算截面特性计算一、组合结构计算原理2.组合截面应力计算——换算截面特性计算一、组合结构计算原理2.组合截面应力计算——二期荷载效应注:1.换算为钢材后，计算混凝土应力需要除弹模比。2.应力结果通过选择“应力部分”查看钢及混凝土的应力。3.实际结构为了校核联合后截面特性查看二期荷载的应力比较方便。一、组合结构计算原理2.组合截面应力计算——累计荷载效应小结：1.显然叠合梁的最终应力与施工工艺直接相关。2.通过施工阶段设置中分离变量形式可以容易得到单项荷载的效应。3.组合截面应力及内力查看需选择“部分”。一、组合结构计算原理3.虚拟荷载法计算混凝土板升降温后应力𝜀𝑐𝑃0𝑃0𝑦0𝑐=++注：1.仅混凝土板升降温，应力计算相对简单，可以通过上述过程非常容易得到其效应。2.收缩徐变与混凝土板降温效应相当，可通过同样方法得到，仅计算集中力P0方法不同。一、组合结构计算原理3.虚拟荷载法计算混凝土板升降温后应力一、组合结构计算原理3.基于有效弹性模量的虚拟荷载法计算收缩、徐变效应注：1.由规范可知计算收缩所需的𝑃0𝑀0与桥面板降温方法相似。2.较降温需要特别计算如下内容：混凝土收缩应变混凝土换算弹性模量一、组合结构计算原理3.基于有效弹性模量的虚拟荷载法计算收缩、徐变效应（1）混凝土收缩应变注：1.理论厚度h=2A/u，A为混凝土桥面板的截面积，u为混凝土桥面板与大气接触的周边长度。2.表中混凝土龄期取为7天，表示混凝土浇筑完成至开始受力的时间。一、组合结构计算原理3.基于有效弹性模量的虚拟荷载法计算收缩、徐变效应（1）混凝土收缩应变《钢-混凝土组合桥梁设计规范》与《04混规》收缩折减系数不同。《钢混》取t-∞时的收缩应变最终值，并建议计算收缩应变时取终值。一、组合结构计算原理3.基于有效弹性模量的虚拟荷载法计算收缩、徐变效应（2）混凝土折减刚度注：1.《钢-混凝土组合桥梁设计规范》给出了明确的有效弹模比的计算方法。2.其中混凝土的徐变系数可以通过查表内插方法方便得到。一、组合结构计算原理3.基于有效弹性模量的虚拟荷载法计算收缩、徐变效应（3）有效弹性模量的虚拟荷载法计算收缩效应一、组合结构计算原理3.基于有效弹性模量的虚拟荷载法计算收缩、徐变效应（3）有效弹性模量的虚拟荷载法计算收缩效应注：1.显然从虚拟荷载法本身考虑，完全可以将收缩效应通过温度梯度的方法计算。2.模型计算有效弹性模量的温度梯度效应需做如下修改：修改材料的弹性模量为有效弹性模量输入温度梯度荷载时应按有效弹性模量一、组合结构计算原理3.基于有效弹性模量的虚拟荷载法计算收缩、徐变效应（3）有效弹性模量的虚拟荷载法计算收缩效应注：1通过修改弹性模量及持续时间可得到相应的收缩应变值。2.最终收缩应力与理论值基本一致。（误差是由于总的收缩量不一致造成）3.收缩徐变终值与截面本身无关，可以通过临时替换混凝土截面查看。（组合截面不能输出此值）4.程序计算名义收缩系数按《04混规》得到，上图输入数据均为了对比方便输入。一、组合结构计算原理（3）有效弹性模量的虚拟荷载法计算徐变效应注：1.理论上可以用有效荷载法计算徐变效应，仅P0M0的计算方法与收缩不同。2.由于徐变效应不同于收缩效应，与受力后的应变直接相关，实际结构各截面受力不同从而徐变效应不同。3.Civil程序分析相对简单，只需要将混凝土的弹性模量修改为有效弹性模量即可（与收缩有效弹性模量不同）。一、组合结构计算原理本章小结：1.组合结构的最终应力状态与施工阶段相关，通过各阶段累加可以得到最终效应，但各阶段的截面特性因根据具体的施工工艺确定。2.混凝土桥面板升降温可以通过等效荷载法计算。3.混凝土收缩同样可以根据等效荷载法计算，但需计算混凝土有效弹性模量。4.从校核计算结果考虑可以用混凝土降温模拟收缩效应。5.Civil程序计算有效刚度下的收缩、徐变效应仅需将混凝土弹性模量修改为有效弹性模量。二、钢-混凝土组合桥梁分析实例本章小结：1.组合结构的最终应力状态与施工阶段相关，通过各阶段累加可以得到最终效应，但各阶段的截面特性因根据具体的施工工艺确定。2.混凝土桥面板升降温可以通过等效荷载法计算。3.混凝土收缩同样可以根据等效荷载法计算，但需计算混凝土有效弹性模量。4.从校核计算结果考虑可以用混凝土降温模拟收缩效应。5.Civil程序计算有效刚度下的收缩、徐变效应仅需将混凝土弹性模量修改为有效弹性模量。二、钢-混凝土组合桥梁分析实例1.项目简介本桥为某高速路联络线匝道桥中的一联，桥梁全宽10.5m。本联上部结构采用（38+33.5+37.5）m钢混组合连续梁，下部结构桥墩为柱式，基础为承台接灌注桩；桥台为肋板式，基础为承台接灌注桩。主梁为单箱双室，梁高2米宽10.22m，预制高1.65m，钢箱底板厚30mm，上翼板厚25mm，腹板厚16mm，钢材均采用Q345qD，分4段预制后现场采用高强螺栓拼接。钢箱顶部混凝土桥面板厚0.27m，采用C50无收缩混凝土现浇。顶板混凝土预应力钢束采用高强低松弛钢绞线，管道采用金属波纹管成型。设计摩阻系数μ=0.25，孔道偏差系数K=0.0015。二、钢-混凝土组合桥梁分析实例2.单元划分及SPC导入联合截面——建立单元节点注：1.曲线桥梁可以通过导入CAD线形的方法建立单元节点。2.导入技巧：节点位置：支撑线、截面变化位置、加载荷载位置（隔板、横梁等）CAD根据上述内容分层，Civil程序可根据图层将导入内容分组。节点最终位置通过连接节点位置得到（Civil程序不能识别圆曲线）导入CAD图形的绘制单位应与Civil一致。可绘制辅助线（支撑线，加载点等）一并或分批导入便于后续操作。二、钢-混凝土组合桥梁分析实例2.单元划分及SPC导入联合截面——SPC导入联合截面（2）SPC导入联合截面123二、钢-混凝土组合桥梁分析实例2.单元划分及SPC导入联合截面——SPC导入联合截面（2）SPC导入联合截面456二、钢-混凝土组合桥梁分析实例2.单元划分及SPC导入联合截面——SPC导入联合截面（2）SPC导入联合截面789二、钢-混凝土组合桥梁分析实例2.单元划分及SPC导入联合截面——SPC导入联合截面（2）SPC导入联合截面1011二、钢-混凝土组合桥梁分析实例（1）边界注：1.永久边界应根据施工图设置约束方向（固定支座，单向固定支座，双向固定支座，一般橡胶支座）。2.复制支座上下节点时，可通过点选辅助单元确定任意复制方向。3.弹性连接为单元坐标，SDx为支座抗压（拉）刚度。4.临时边界要保证施工阶段分段几何不可变（不是机动体系）。3.边界及施工荷载二、钢-混凝土组合桥梁分析实例（2）荷载注：1.荷载工况：查看单项内力结果荷载组合2.荷载组:施工阶段调用。3.利用辅助单元很容易得到隔板位置，横梁位置，支撑线位置等等，便于加载。3.边界及施工荷载二、钢-混凝土组合桥梁分析实例3.边界及施工荷载注：1.荷载工况：查看单项内力结果荷载组合2.荷载组:施工阶段调用。3.利用辅助单元很容易得到隔板位置，横梁位置，支撑线位置等等，便于加载。二、钢-混凝土组合桥梁分析实例4.设置施工阶段及施工阶段联合截面注：1.施工阶段联合截面设置以截面为对象进行相关的设置。2.施工阶段设置的材料理论厚度龄期的优先级高于定义单元时赋予的值。3.一般截面类型根据激活施工阶段不同程序可以自动识别同样截面不同的单元。4.混凝土湿重模拟桥面板形成过程注意将材料的容重改为0。5.定义收缩徐变函数时注意标号强度为Nmm单位体系。二、钢-混凝土组合桥梁分析实例5.使用阶段荷载——温度注：1.组合截面整体升降温即使连续梁也有自应力。2.温度梯度要综合考虑截面宽度的变化以及温度梯度折线的变化。3.不同材料应分别输入其弹性模量及膨胀系数。4.注意温度梯度一般输入的参考位置是顶。二、钢-混凝土组合桥梁分析实例5.使用阶段——活载及沉降注：1.车道数量根据规范表4.3.1-3及行车道宽度确定。2.一般结构考虑内偏外偏及中载计算足以。3.直桥可进建立一个车道通过定义荷载工况时输入比例系数调整为多车道。二、钢-混凝土组合桥梁分析实例5.使用阶段——活载及沉降注：1.车道数量根据规范表4.3.1-3及行车道宽度确定。2.一般结构考虑内篇外偏及中载计算足以。2014GTSnx二、钢-混凝土组合桥梁分析实例5.使用阶段——活载及沉降注：1.车道数量根据规范表4.3.1-3及行车道宽度确定。2.一般结构考虑内篇外偏及中载计算足以。2014GTSnx